基于MATLAB-simulink的同步发电机短路的仿真

MATLABSIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真一、本文概述随着电机控制技术的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）在工业、交通和能源等领域的应用越来越广泛。

矢量控制作为PMSM的一种高效控制策略，能够实现对电机转矩和磁链的精确控制，从而提高电机的动态性能和稳态性能。

然而，在实际应用中，矢量控制系统的设计和调试过程往往复杂且耗时。

因此，利用MATLAB/Simulink进行永磁同步电机矢量控制系统的仿真研究，对于深入理解矢量控制原理、优化控制策略以及提高系统性能具有重要意义。

本文旨在通过MATLAB/Simulink平台，建立永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，并对其进行仿真分析。

本文将对永磁同步电机的基本结构和数学模型进行介绍，为后续仿真模型的建立提供理论基础。

本文将详细阐述矢量控制策略的基本原理和实现方法，包括坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等关键技术。

在此基础上，本文将利用MATLAB/Simulink中的电机控制库和自定义模块，搭建永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，并对其进行仿真实验。

本文将根据仿真结果，对矢量控制系统的性能进行分析和评价，并提出优化建议。

通过本文的研究，读者可以全面了解永磁同步电机矢量控制系统的基本原理和仿真实现方法，为后续的实际应用提供有益的参考和指导。

本文的研究结果也为永磁同步电机控制技术的发展和应用提供了有益的探索和启示。

二、永磁同步电机数学模型永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种高性能的电机，广泛应用于各种工业领域。

为了有效地对其进行控制，我们需要建立其精确的数学模型。

PMSM的数学模型主要包括电气方程、机械方程和磁链方程。

PMSM的电气方程描述了电机的电压、电流和磁链之间的关系。

在dq旋转坐标系下，电气方程可以表示为：V_d &= R_i I_d + \frac{d\Phi_d}{dt} - \omega_e \Phi_q \ V_q &= R_i I_q + \frac{d\Phi_q}{dt} + \omega_e \Phi_d其中，(V_d) 和 (V_q) 分别是d轴和q轴的电压；(I_d) 和 (I_q) 分别是d轴和q轴的电流；(\Phi_d) 和 (\Phi_q) 分别是d轴和q轴的磁链；(R_i) 是定子电阻；(\omega_e) 是电角速度。

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。

基于MATLAB/Simulink电力系统短路故障分析与仿真摘要：MATLAB有强大的运算绘图能力，给用户提供了各种领域的工具箱，而且编程语法简单易学。

论文对电力系统的短路故障做了简要介绍并对短路故障的过程进行了理论分析和MATLAB软件在电力系统中的应用，介绍了Matlab／Simulink的基本特点及利用MATLAB进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤。

在仿真平台上，以单机—无穷大系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。

关键词：MATLAB、短路故障、仿真、电力系统Abstract：MATLAB has powerful operation ability to draw, toolkit provides users with a variety of fields, and easy to learn programming grammar. Paper to give a brief introduction of fault of the power system and the process of fault are analyzed in theory and the application of MATLAB software in power system, this paper introduces the basic characteristics of MATLAB/Simulink and MATLAB power system simulation analysis of the basic methods and steps. On the simulation platform, with single - infinity system for modeling object, by selecting module, parameter Settings, as well as the attachment, a variety of fault simulation analysis of power system.Keyword:MATLAB;Fault analysis;Simulation;Power System;引言 (3)第一章：课程设计任务书 (3)1.1设计目的： (3)1.2原始资料： (4)1.3设计内容及要求： (4)第二章：电力系统短路故障仿真分析 (5)2.1元件参数标幺值计算： (5)2.2等值电路: (10)第三章：电力系统仿真模型的构建 (10)3.1MATLAB简介: (11)3.2电力元件设计: (11)3.2.1 三相电源: (11)3.2.2 变压器元件: (13)3.2.3输电线路: (14)3.3电力系统模型的搭建: (15)第四章：模型仿真运行 (21)4.1建立仿真模型： (21)4.2仿真结果与分析： (22)第五章: 总结 (25)参考文献 (25)附录：Simulink仿真模型 (26)引言随着电力工业的发展，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加，电力系统的生产和研究中仿真软件的应用也越来越广泛。

毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月北京交通大学毕业设计（论文）成绩评议题目：基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真系别：专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师建议成绩：84评阅教师建议成绩：86答辩小组建议成绩：82总成绩：84答辩委员会主席签字：年月日北京交通大学毕业设计（论文）任务书北京交通大学毕业设计（论文）开题报告北京交通大学毕业设计（论文）指导教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）评阅教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）答辩小组评议意见毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名：日期：毕业设计（论文）使用授权书本人完全了解北京交通大学有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。

本人签名：日期：摘要本设计分析了电力系统短路故障的电气特征，并利用Matlab/Simulink软件对其进行仿真，进一步研究短路故障的特点。

通过算例对电力系统短路故障进行分析计算。

然后运用Matlab/Simulink对算例进行电力系统短路故障仿真，得出仿真结果。

并将电力系统短路故障的分析计算结果与Matlab仿真的分析结果进行比较，从而得出结论。

·……………………. ………………. …………………毕业论文基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化届次 2015届学生学号指导教师装订线……………….……. …………. …………. ………摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的国外现状 (1)2 短路故障分析 (1)2.1 近年来短路故障 (1)2.2 短路的定义及其分类 (2)2.3 短路故障产生的原因及危害 (4)2.4 预防措施 (4)2.5 短路故障的分析诊断方法 (5)3 仿真与建模 (6)3.1 仿真工具简介 (6)3.1.1 MATLAB的特点 (7)3.1.2 Simulink简介 (7)3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)3.1.4 GUI（图形用户界面） (8)3.2 模型的建立 (9)3.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 (9)3.2.2 仿真参数的设置 (10)4 仿真结果分析 (16)4.1 三相短路分析 (16)4.2 单相短路分析（以A相短路为例） (18)4.3 两相短路（以A、B相短路为例） (22)4.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） (25)5 结论 (28)6 前景与展望 (28)参考文献 (29)致 (30)Abstract .............................................................................. I I 1 Introduction.. (1)1.1 Project background to the study (1)1.2 The research situation at home and abroad (1)2 Analysis of short-circuit fault (1)2.1 Short-circuit fault in recent years (1)2.2 Definition and classification of short-circuit fault (2)2.3 Causes and damage of short-circuit fault (4)2.4 Precautionary measures (4)2.5 Method to analysis and diagnosis of short-circuit fault (5)3 Simulation and modeling (6)3.1 Introduction to simulation tools (6)3.1.1 Features of MATLAB (7)3.1.2 Introduction to simulink (7)3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8)3.1.4 GUI（Graphical User Interfaces） (8)3.2 Establishment of the model (9)3.2.1 Infinite power system short-circuit fault simulation model (9)3.2.2 Simulation parameter settings (10)4 Simulation analysis (16)4.1 Analysis of three-phase short-circuit (16)4.2 Analysis of single-phase short circuit (18)4.3 Analysis of two-phase short circuit (22)4.4 Analysis of two-phase short circuit to ground (25)5 Conclusions (28)6 Outlook and prospect (28)References (29)Acknowledgement (30)基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真继文（农业大学机械与电子工程学院 271018）摘要：短路是电力系统中最容易发生的故障，每年因短路而引发的电气事故不计其数。

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名:*＊**＊＊专业：电气工程及其自动化班级:**＊＊＊****＊*＊＊****＊＊学号：＊***＊**＊＊*＊****＊＊＊＊实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three—phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three—Phase Series RLC Branch)（4）三相双绕组变压器模块（Three—Phase Transformer （Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three—Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three—Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui)按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2。

1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0。

000140H，参数设置如下图:1。

2。

2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置,功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033,绕组漏感为0。

052，励磁电阻为909。

09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8。

5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号,相当于电压、电流互感器的作用,勾选“使用标签（Use a label）"以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”,电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1。

基于Matlab/Simulink的电力系统故障仿真与分析112孙 浩 李 艳 张玉欣（1.吉林化工学院 信息与控制工程学院 电气工程系 吉林 吉林 132022；2.北华大学 电气信息工程学院 吉林 吉林 132021）摘 要： 以单机无穷大系统为例，研究系统发生短路故障后故障点的电压电流情况。

利用Matlab软件，在Simulink仿真平台上搭建短路故障模型进行仿真，仿真波形符合理论分析，表明Matlab具有强大的仿真功能，有助于提高电力系统研究和设计的效率和可信度。

关键词： 电力系统；短路故障；Simulink中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120023－02U S =220kV。

用三相故障元件来模拟短路故障，通过参数设置，该模0 引言块可以对相相和相地故障进行模拟。

通过Transition times可设置电力系统是一个大规模、时变的复杂系统，对国民经济起故障时间段，故障起始时间设为0.1s，切除时间设为0.25s。

其余着非常重要的作用。

随着电力工业的发展，在电力系统的研参数可用模块的默认值。

究、规划设计中，仿真软件的应用越来越广泛。

MATLAB仿真软件简单易学，使用方便，且提供了丰富的工具箱资源。

对于电力系统仿真，常用的模块库为标准SIMULINK模块库和电力系统模块库。

在Simulink仿真平台上搭建电力系统模型，若工具箱中现有元件模型达不到系统仿真的要求，可以建立子系统并进行封装[1]，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。

本文主要利用Matlab软件，在Simulik仿真平台搭建模型，设置参数，对系统短路故障进行仿真，仿真波形与理论分析相符。

1 电力系统短路故障仿真电力系统的故障可分为简单故障和复合故障。

简单故障指的是电力系统中某一处发生短路或断相故障的情况，而复合故障则是指两个以上简单故障的组合。

短路故障包括三相短路、图2 系统仿真模型单相接地短路、两相短路和两相短路接地；断相故障包括断一相、断两相故障。

电子质量2020年第11期(总第404期)基金项目:河南省高等学校重点科研项目"基于智能融合算法的多机器人追捕协作控制研究及应用"(No.20A470009)；2019年洛阳师范学院校级培育基金"基于演算子理论的不确定机械臂非线性系统研究"(N0.190131211004)；洛阳师范学院2019年校级高等教育教改项目(No.2019xjgj021)作者简介:刘亚琳(1994-)，女，助教，硕士研究生，研究方向为电力系统规划与安全运行，E-mail:*****************；陈菲(1990-)，女，助教，硕士研究生，研究方向为需求侧响应、智能用电；张莹文(1989-)，女，助教，硕士研究生，研究方向为电力电子与电能变换。

基于MATLAB/Simulink 的同步发电机短路暂态过程仿真分析Simulation Analysis of Short Circuit Transient Process of Synchronous Generator Based onMATLAB /Simulink刘亚琳,陈菲,张莹文(洛阳师范学院物理与电子信息学院,河南洛阳471934)Liu Ya-lin,Chen Fei,Zhang Ying-wen (Luoyang Normal University,College of Physical and Electronic Information,Henan Luoyang 471934)摘要：该文针对同步发电机突然三相短路、两相短路时短路电流、励磁电流、定子直轴、交轴电流的仿真，阐述了不同短路形式下各种电流的变化规律及原因，验证了MATLAB/Simulink 用来分析同步发电机短路暂态过程的有效性。

根据不同短路形式下电流的对比得到了发电机短路时暂态过程最坏的情况。

最后，提出了能够保证同步发电机可靠、稳定运行的措施。

永磁同步电机匝间短路故障的
simulink模型
永磁同步电机匝间短路故障的Simulink模型是一种用于模拟和预测电机性能的工具，它可以用来研究匝间短路故障对电机性能的影响。

在Simulink模型中，永磁同步电机的匝间短路故障可以通过引入电阻元件来模拟。

这个电阻元件可以设置在电机的绕组中，以模拟匝间短路故障。

通过调整这个电阻元件的值，可以模拟不同程度的匝间短路故障。

在模型中，还需要考虑电机的动态特性，包括电机的电压、电流、磁通量等。

这些动态特性可以通过Simulink中的各种元件和模块来模拟，例如电压源、电流源、电感、电阻等。

此外，模型中还需要考虑匝间短路故障对电机性能的影响，例如对电机效率、转矩、电流等的影响。

这些影响可以通过Simulink中的各种测量和计算模块来获取和分析。

通过运行这个Simulink模型，可以模拟和分析匝间短路故障对永磁同步电机性能的影响，从而为电机的故障诊断和维护提供重要的参考信息。

同时，这个模型还可以用于研究和开发新的电机控制策略，以提高电机的可靠性和稳定性。

总之，永磁同步电机匝间短路故障的Simulink模型是一种重要的工具，它可以模拟和分析匝间短路故障对电机性能的影响，为电机的故障诊断和维护提供重要的参考信息，并有助于研究和开发新的电机控制策略。

录摘要................................................................................................................................................. i i Abstract (II)1 引言 (1)1.1 MATLAB/Simulink概述 (1)1.1.1 MATLAB简介及特点 (1)1.1.2 SIMULINK简介及特点 (3)1.2 电力系统仿真概述 (4)1.3 基于MATLAB/Simulink电力系统仿真的发展趋势 (7)2 三相短路故障仿真分析 (9)2.1 电力系统故障简述 (9)2.2 仿真实例 (11)2.2.1 实例仿真摘要 (11)2.2.2 仿真模型建立 (12)2.2.3 三相短路故障仿真及结论分析 (20)3 同步发电机机端短路故障仿真分析 (26)3.1 暂态过程仿真及分析 (26)3.2 其它故障仿真分析 (28)4 结束语 (29)参考文献 (30)致谢..................................................................................................................错误!未定义书签。

ContentsSummary ......................................................................................................................................... i i Abstract (II)1 Introduction (1)1.1 MATLAB/ Simulink Outline (1)1.1.1 MATLAB Introduction and Features (1)1.1.2 Simulink Introduction and Features (3)1.2 Overview of Power System Simulation (4)1.3 Based on the development trend of MATLAB / Simulink Power System Simulation (7)2 Simulation and Analysis (9)2.1 Power System Fault Description (9)2.2 Simulation examples (11)2.2.1 The simulation summary (11)2.2.2 Simulation Model (12)2.2.3 Phase short circuit fault simulation analysis and conclusions (20)3 Synchronous Generator short-circuit fault simulation (26)3.1 Transient Simulation and Analysis (26)3.2 Other fault simulation analysis (28)4 Conclusion (29)References (30)Acknowledgements ..........................................................................................错误!未定义书签。

基于MATLAB的发电机仿真实验实验目的1.学习运用matlab软件对发电机进行仿真短路试验。

2.对系统的稳态运行、单相短路、两相短路、三相短路进行比较分析。

3.对系统并网状态进行分析。

实验内容用matlab软件搭建一个发电机与负荷小系统模型，仿真各种短路情况并对结果做进一步分析。

实验步骤一、熟悉原件熟悉matlab中simulink、simmechanics、simpowersystems等要用到的主要模块。

了解模块中的各个原件。

二、建立模型单机系统仿真图（并网前）（并网后）三、选择模块1.从simpowersystems-machines中找到发电机simplified synchronous machine si units元件并复制到电路图中，双击发电机元件，进行参数设置如下：2.从simulink-sources选择常数发生器constant元件，并复制到电路图中，设置机械功率值为700e6，设置电压幅值为156e3。

3.从Simpowersystems-measurements选择三相电压-电流测量three-phase v-i measurement元件，并复制到电路图中，设置参数如下：4.从Simpowersystems-elements中选择传输线路distributed parameters line元件，并复制到电路图中，设置参数如下：（线路1与线路2设置参数相同）5.从Simpowersystems-elements中选择三相电路短路故障发生器three-phase fault元件，并复制到电路图中，参数设置如下：6.从Simpowersystems-elements中选择三相断路器three-phase breaker元件，并复制到电路图中，参数设置如下：7.从Simpowersystems-elements中选择三相变压器three-phase transformer(two windings)元件，并复制到电路图中，参数设置如下：8.从Simpowersystems-elements中选择三相串联rlc负载three-phase series rlc load元件，并复制到电路图中，参数设置如下：9.从Simpowersystems-measurements中选择multimeter，并将它们复制到电路图中。

摘要短路故障也称为横向故障，是破坏电力系统正常安全稳定运行的主要原因。

一般分为四种常见的短路情况，分别是三相短路，两相短路、单相接地短路及两相接地短路。

利用传统的数学计算分析电力系统故障情况不但工作量大而且危险性高。

课题中利用了MATLAB软件对电力系统短路故障进行仿真模拟，这样既可以不偏离实际情况又可以减少实验的危险性。

首先建立一个空白的模型，选择Simulink元件库中本身具有的电力系统模块库的模块，分别建立无穷大功率电源供电系统系统和有限大功率电源供电系统，得出四种短路情况分别发生时的图形，然后对两种不同供电系统发生三相短路的进行数学计算得出周期电流的幅值大小和冲击电流的大小。

通过相关的系统仿真与计算，结果表明利用MATLAB软件对电力系统进行仿真，方便快捷，同时也具有很高的可靠性。

关键词：短路故障；MATLAB；电力系统ABSTRACTShort circuit, also known as lateral fault, is the main reason for the destruction of normal power system safe and stable operation. Generally divided into four common short-circuit conditions, which are three-phase short, two-phase short circuit, single-phase ground short circuit and two ground fault. Calculation of power system failure not only a heavy workload and high-risk use of traditional mathematics. The use of MATLAB software subject to short circuit power system simulation, so that both can not deviate from the actual situation and can reduce the risk of the experiment. First create a blank model, select Simulink component library itself has a power system module library modules, namely the establishment of the infinite power supply system power supply systems and limited system, draw graphics were four short-circuit occurs, Then two different phase short-circuit of the power supply system mathematically calculated the amplitude of the current cycle and the impact of the current size. Related systems through simulation and calculation results show that the use of MATLAB software for power system simulation, convenient, but also has high reliability.Key words short-circuit fault; MATLAB; power system目录1 绪论 (1)1.1 研究的背景与意义 (1)1.2 设计的主要工作 (1)2 电力系统短路故障简介 (3)2.1 短路的基本概念 (3)2.2 短路的危害 (4)2.3 短路计算的目的 (5)3 仿真软件 (6)3.1 MATLAB的简介 (6)3.2 Simulink在仿真中的应用 (7)4 无穷大功率电源短路故障计算与仿真 (10)4.1 三相短路 (10)4.2 两相接地短路 (19)4.3 单相短路接地 (21)4.4 两相短路 (23)5 有限大功率电源短路故障计算与仿真 (26)5.1 三相短路故障 (26)5.2 两相接地短路 (31)5.3 单相短路接地 (32)5.4 两相短路 (33)6 结论 (35)参考文献 (36)致谢 (39)1 绪论1.1 研究的背景与意义随着社会的不断发展，电力已经渗入到了人们的学习、生活等各个方面，只有保证不间断地供电才能使工厂正常生产、人们正常生活。

一、同步发电机三相突然短路的电磁暂态分析同步发电机正常稳态运行时，励磁机施加于励磁绕组两端的电压为恒定的υf，励磁绕组中流过大小不变的直流电流i f,产生与定子绕组交链的磁链，在定子绕组中感应产生空载电势E q。

定子绕组与外部电路接通时，绕组中将有同步频率的交流电流i w。

各绕组电流分量物理过程分析：1、短路前稳态运行，有强制分量i w[0]和i f[0]。

2、短路瞬间，由于外界阻抗减小，定子绕组产生基频电流增量Δi w，为强制分量。

3、励磁绕组磁链守恒：定子Δi w出现导致相应的电枢反应磁链也增大，将减小励磁绕组原有的磁链，励磁绕组磁链守恒，励磁绕组中将增加一个直流分量Δi fa，并导致在定子回路中感应出一个附加的基频电流分量Δi w′，这两个电流都是没有外部电源供给的自由分量。

短路过程中，Δi w′将随Δi fa以定子绕组短接时励磁绕组的时间常数T d′按指数规律衰减到0。

4、定子绕组磁链守恒：电枢反应磁链的增大（包括Δi w和Δi w′二者所引起的磁链增量），将改变原有磁链的大小，为保持定子磁链守恒，短路瞬间定子绕组中必须产生一个大小与电枢反应磁链的增量相等、方向与之相反的磁链，定子绕组中应有一直流电流分量，该脉动直流可分解为恒定直流电流i ap和两倍同步频率的交流电流i2w两个分量，同时在励磁绕组中感应出一同步频率的交流电流Δi fw。

短路过程中，Δi fw将随（i ap+i2w）以励磁绕组短接时定子绕组的时间常数T a按指数规律衰减到0。

二、同步发电机三相突然短路的仿真2.1同步发电机突然三相短路电路模型同步发电机选用matlab/Simulink中的简化模型，参数如下：负载选用三相并联RLC负载元件，参数如下：短路通过三相电路短路故障发生器元件实现，参数如下：仿真时间为0.5s，故障发生器设定0.05s时发生短路故障，0.4s故障切除,仿真步长设为可变，算法为ode15s(stiff/NDF)。

基于MATLAB的电力系统短路故障的研究作者：蔡锐来源：《工业设计》2014年第07期摘要：介绍了Matlab/Simulink的基本特点及应用Matlab进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤。

运用Matlab电力系统仿真程序SimPowersystems构建了一个单机-无穷大系统模型，并在此基础上对电力系统的多种故障进行了仿真，仿真波形与理论分析结果相符，说明用Matlab对电力系统故障仿真的方法是可行的。

关键词：电力系统;仿真;Matlab一、引言随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，对电力系统运行的安全与稳定性要求越来越高，然而实现的难度却越来越大。

对于大型电力系统的研究，现场进行科研实验实现的难度大且危险性高[1]-[2]。

因此，寻求一种最接近于电力系统实际运行工具就变得尤为重要。

二、系统总体设计（一）系统设计为了在仿真中得到理想的数据及波形，文中选择了最具有代表性的典型的电力系统单机—无穷大系统[3]。

该系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定，即对现实进行近似处理，以简化模型，更有利于得出结论，简化计算过程如图1-1。

图1-1 单机—无穷大系统图1-1中，最左端是发电机组，Vt是机端电压，XT是变压器的电抗，XL1和XL2是线路电抗，Vs是无穷大电源电压。

假设额定容量Pn=200 MVA，额定电压Vn=13. 8 kV，额定频率fn=60 Hz，变压器的变比k=13.8/230，无穷大电源电压Vs=220kV在接下来的系统仿真模型中，以图1-1为基础，用Simulink以及Sim Power Systems中的模块来连接组成所需要的系统[4]，再进行故障分析。

分析图1-1知，需要组成系统的几个主要部分、分别是发电机组、三相变压器、输电线路、负载、故障元件、测量仪器以及标准电压源。

打开电力系统模块库，选择建模所需要的模块。

使用同步发电机，励磁系统（Excitation System）和水轮机调速器来组成发电机组。